Dosage par titrage direct
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- Armand Landry
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1 Dosage par titrage direct ACTIVITÉS 13 Burette Solution titrante ph-mètre ou conductimètre C D Sonde ph-métrique ou conductimétrique Solution à titrer Agitateur magnétique Barreau aimanté Document 1 : schéma de principe d un dosage par titrage A Document 2 : Courbe de titrage d une solution d acide chlorhydrique par une solution de soude B Activité : Pollution de l air par le dioxyde de soufre La pollution de l air par le dioxyde de soufre SO 2 provient essentiellement de la combustion du fioul, du gazole et du charbon. Pour déterminer la teneur massique en dioxyde de soufre dans l air, on fait barboter 1,00 m 3 d air dépoussiéré dans 50 ml d eau distillée. On complète la solution à 100 ml avec de l eau distillée. On admet que tout le dioxyde de soufre de l air est alors en solution. On prélève V 0 = 25,0 ml de cette solution, que l on dose avec une solution S 1 de permanganate de potassium de concentration c 1 = 1, mol.l Ecrire l équation de la réaction spontanée entre les deux couples en présence : SO / SO 2 (aq) et - MnO 4(aq) / 2+ Mn (aq). Définir l équivalence. Comment la repérer ici? 3- A l équivalence, on a versé V 1 = 8,8 ml de la solution S 1 de permanganate de potassium. En déduire la concentration C 0 de la solution S en dioxyde de soufre. 4- En déduire la quantité de matière puis la masse de dioxyde de soufre dans 1,00 m 3 de l air étudié. La norme de l UE donne une teneur en dioxyde de soufre de 250 µg.m -3. L air est-il pollué? Donnée : M(SO 2 ) = 64 g.mol -1 4(aq)
2 ph éq T 3 T 2 E Les points expérimentaux doivent être resserrés lorsqu on est proche de l équivalence de manière à bien visualiser le saut de ph. T 1 V éq Document 3 : repérage de l équivalence par la méthode des tangentes. Document 4 : Titrage d un acide faible par une base forte. La dérivée présente un maximum à l équivalence. Document 5 : Titrage d une base faible par acide fort. La dérivée présente un minimum à l équivalence. Document 6 : Courbe de titrage conductimétrique d une base forte par un acide fort. Indicateur coloré Couleur forme acide Document 7 : Courbe de titrage conductimétrique de l acide éthanoïque par une solution de soude. Couleur forme Zone de virage pk basique A Hélianthine ou orange de méthyle Rouge 3,1 4,4 Jaune 3,7 Vert de bromocrésol Jaune 3,8 5,4 Bleu 4,7 Rouge de méthyle Rouge 4,4 6,2 Jaune 5,2 Rouge de Jaune 5,2 6,8 Rouge 6,1 chlorophénol Bleu de bromothymol Jaune 6,0 7,6 Bleu 7,0 Phénolphtaléine Incolore 8,2-10 Rouge violacé 9,4 Document 8 : Indicateur coloré et leur zone de virage
3 Document 9 : La phénolphtaléine convient pour trouver l équivalence de ce dosage mais pas l hélianthine Document 10 : le ph à l équivalence appartient à la zone de virage du rouge de méthyle. Cet indicateur convient pour ce dosage. Activité : Analyse d un antiseptique du commerce : la bétadine Document 1 : La bétadine La bétadine est un antiseptique. Un antiseptique est un produit ou un procédé permettant par oxydation, au niveau des tissus vivants, d éliminer les micro-organismes ou d inactiver les virus. Le principe actif de la bétadine est le diiode I 2. Document 2 : Une bétadine du commerce L étiquette de la bétadine du commerce précise : Bétadine 10 % Polyvidone iodée : 10 g pour 100 ml Remarque : on peut montrer qu elle contient 1,1 g de diiode pour 100 ml. Document 3 : La polyvidone iodée, une source de diiode La molécule de polyvidone est un polymère dont le motif est : En fait, les molécules de diiode forment un complexe avec la molécule de polyvidone comme indiqué ci-dessous : Au fur à mesure de son utilisation, la polyvidone libère les molécules de diiode. En moyenne, il y a n = 19 motifs dans la molécule de polyvidone pour 1 molécule de diiode. Document 4 : Protocole de dosage du diiode dans la bétadine Première étape : on dilue la bétadine d un facteur 10 et on obtient V 1 = 20,0 ml de bétadine diluée. Deuxième étape : on dose le diiode présent dans le volume V 1 de bétadine diluée par une solution de thiosulfate de sodium 2 Na + (aq) + SO de concentration C 2 = 1, mol.l -1. 3(aq) Le volume à l équivalence est V 2E = 11,3 ml. On ajoute initialement de l amidon à la solution dosée.
4 Partie A : Problème À l aide de vos connaissances et des documents fournis, résoudre le problème suivant : la teneur en diiode de la bétadine du commerce étudiée est-elle validée par le dosage réalisé? Partie B : Protocole du dosage 1- Dilution : choisir dans la liste donnée ci-dessous le matériel nécessaire à la réalisation de la dilution évoquée dans le document 4. Justifier ce choix. Fiole jaugée 20,0 ml 50,0 ml 100,0 ml Éprouvette graduée 25 ml 50 ml 100 ml Pipette jaugée 2,0 ml 10,0 ml 25,0 ml Bécher 20 ml 100 ml 250 ml Repérage de l équivalence : expliquer comment l équivalence du dosage du document 4 est repérée. 3- Montrer qu une teneur en polyvidone iodée de 10 g pour 100 ml correspond bien à une teneur en diiode de 1,1 g pour 100 ml. Données : masses molaires M(H) = 1,0 g.mol 1, M(C) = 12 g.mol 1, M(N) = 14 g.mol 1, M(O) = 16 g.mol 1 et M(I 2 ) = 254 g.mol 1 ; couples d oxydoréduction mis en jeu : S / 2 - SO 4 O 6(aq) 3(aq) L amidon forme avec le diiode une espèce colorée bleue. Activité : Étude d une solution d acide salicylique Partie A Dosage d une solution d acide salicylique Le graphique 1 est le résultat du dosage ph-métrique de V A = 20 ml de solution d acide salicylique (noté HA) par une solution d hydroxyde de sodium (ou solution de soude) de concentration en soluté apporté C B = 0,010 mol.l 1. On note V B le volume de solution de soude ajouté. Les points dph expérimentaux, ainsi que la courbe dérivée ph = dv B 1- Écrire l équation de la réaction de dosage. Déterminer la valeur du volume équivalent V BE. 3- En déduire la concentration molaire c A, puis la concentration massique c ma en acide salicylique apporté dans la solution étudiée. 4- On peut repérer l équivalence du dosage en utilisant un indicateur coloré. a. Parmi les indicateurs colorés ci-dessous, choisir celui qui convient. Indicateur coloré Teinte acide Zone de virage Teinte basique Rouge de méthyle Rouge 4,4-6,2 Jaune Bleu de bromythymol Jaune 6,0-7,6 Bleu Rouge de crésol Jaune 7,8,8 Rouge b. Quel changement de couleur permet de repérer l équivalence? Partie B Simulation du dosage d une solution d acide salicylique
5 On simule le dosage de V A = 20,0 ml de solution d acide salicylique à 0,0100 mol.l 1 par une solution de soude (ou hydroxyde de sodium). Le logiciel de simulation utilisé a permis la représentation simultanée : des variations du ph en fonction du volume de soude versé au cours du dosage (courbe 1) ; des variations des concentrations molaires (en 10 3 mol.l 1 ) de l acide HA et de sa base conjuguée A (courbes 2 et 3) en fonction du volume V B de soude versé. On a obtenu le graphique 2 ci-dessous (l échelle des concentrations est à gauche, celle des ph à droite). 5- Justifier que l espèce qui correspond à la courbe 3 est HA. 6- Justifier l allure de la courbe À partir des courbes du graphique 2, déduire la valeur du pka du couple de l acide salicylique. Données : masse molaire M HA = 138 g.mol -1 ;
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